Two applications for teaching Telecommunication Engineering students the atmospheric effects on the optical channels. Applications in Astronomy, Mechanical Engineering and Telecommunications

Atmospheric turbulence is one of the limiting phenomena in interesting applications and fields such of optical telecommunications and Observational Astronomy. Both Telecommunication and Aerospace Engineering students may encounter those applications in their professional careers, thus, there is the necessity to introduce this phenomenon and its impact on those fields at the academic formation stage. In order to teach students of the principles and effects of the atmospheric turbulence in optical propagation, and to illustrate how to solve these problems, two different applications written in MATLAB© were developed. In this communication both applications and the theoretical background are presented, and the designed activity for Telecommunication Engineers is shown. Results obtained by students and their experience performing the activity are also presented.Peer ReviewedPostprint (published version

Desarrollo de una aplicación para la simulación de la propagación óptica en situaciones de turbulencia atmosférica

Un problema clásico en el ámbito de las comunicaciones ópticas es el efecto de la turbulencia atmosférica en la propagación del canal óptico. Los distintos parámetros atmosféricos, así como su variabilidad, hacen que se trate de un problema complejo, el cual debe ser atacado habitualmente mediante simulaciones. Afortunadamente, existen múltiples herramientas computacionales para ello, así como una extensa metodología y bibliografía respecto a la correcta modelización de la atmósfera para distintas aplicaciones ópticas. A partir de estas herramientas, y de la literatura existente, en la Escola d’Enginyeria de Telecomunicacions i Aeroespacial de Castelldefels (EETAC), de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), junto con la colaboración del Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), estamos trabajando en el desarrollo de una aplicación escrita en MATLAB® que permita la simulación de la propagación atmosférica, contemplando cualquier escenario y situación atmosférica, así como la distinta fenomenología meteorológica (inversiones térmicas, presencia de nubes, etc.). El objetivo final de este trabajo consiste en obtener una aplicación completamente funcional, que permita al usuario poder modelizar una determinada situación meteorológica y condiciones atmosféricas al gusto. Para ello, se está desarrollando un código que aglutina distintos modelos atmosféricos, junto con la teoría de Kolmogorov y la teoría escalar de la difracción. Las principales áreas de interés de aplicación de este proyecto son en el ámbito de las comunicaciones ópticas satelitales del CTTC (e.g, mejora de la eficiencia espectral de enlaces backhauling de satélites ópticos donde la modulación y código de una señal 5G/6G son seleccionados según propagación meteorológica existente), las aplicaciones astronómicas 4 de la óptica adaptativa y el uso de la aplicación final como herramienta educativa en los estudios de ingeniería Aeroespacial, de Aeronavegación y Telecomunicaciones en la EETAC. En esta comunicación se resumen las bases teóricas de la metodología utilizada, así como el estado actual del proyecto y los primeros resultados.Peer ReviewedPostprint (published version

Two applications for teaching and Telecommunication Engineering students the atmospheric effects on the optical channels. Applications in Astronomy, Mechanical Engineering and Telecommunications

Atmospheric turbulence is one of the limiting phenomena in interesting applications and fields such of optical telecommunications and Observational Astronomy. Both Telecommunication and Aerospace Engineering students may encounter those applications in their professional careers, thus, there is the necessity to introduce this phenomenon and its impact on those fields at the academic formation stage. In order to teach students of the principles and effects of the atmospheric turbulence in optical propagation, and to illustrate how to solve these problems, two different applications written in MATLAB© were developed. In this communication both applications and the theoretical background are presented, and the designed activity for Telecommunication Engineers is shown. Results obtained by students and their experience performing the activity are also presented